剛性樁復(fù)合地基在道路工程設(shè)計(jì)及施工中的應(yīng)用

（上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 ,上海 200125）

一、工程及地質(zhì)概況

電站路位于湖北省漢川市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，是一條南北向的次干路，紅線寬30m。其跨越公路渠處（電站路箱涵）地基淤泥層較厚，天然地基承載力無(wú)法滿足箱涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求（130kPa），該處地基地質(zhì)情況如下：

第①層，雜填土（Qml）：表現(xiàn)為松散的特性，整個(gè)施工場(chǎng)地內(nèi)都有分布，平均厚度為0.60m；

第②層，粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：具有高度的可塑性，整個(gè)施工場(chǎng)地內(nèi)都有分布，最薄處為1.90m，相比之下最厚處達(dá)到了2.80m，進(jìn)一步得知平均厚度為2.40m；

第③層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：具有高度的軟塑性，整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)都有分布，最薄處為1.50m，相比之下最厚處達(dá)到了2.30m，進(jìn)一步得知平均厚度為1.80m；

圖1 地質(zhì)鉆孔柱狀圖

圖2 各土層力學(xué)性能參數(shù)表

第④層，粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：具有高度的可塑性，整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)都有分布，最薄處為2.70m，相比之下最厚處達(dá)到了3.70m，進(jìn)一步得知平均厚度為3.13m；

第⑤層， 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：可塑，濕，全場(chǎng)地分布，最薄處為4.30m，最厚處為6.10m，平均厚度為5.10m；

第⑥層，粉土(Q4al+pl)：濕，中密，整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)都有分布，最薄處為3.80m，相比之下最厚處達(dá)到了5.90m，進(jìn)一步得知平均厚度為4.70m；

第⑦層，粉砂(Q4al+pl)：飽和，整個(gè)施工區(qū)域內(nèi)都有分布，最薄處為9.60m，相比之下最厚處達(dá)到了17.10m，進(jìn)一步得知平均厚度為12.70m。

二、剛性樁復(fù)合地基處理在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

圖3 路基處理橫斷面圖

場(chǎng)地可供選擇的地基處理方案有兩種：水泥土攪拌樁和素混凝土灌注樁。經(jīng)過(guò)各方面論證比選，建設(shè)方?jīng)Q定采用素混凝土灌注樁。

（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.選用的是素混凝土材料，在此基礎(chǔ)上設(shè)置為沉管灌注樁，要求所使用的材料強(qiáng)度達(dá)到C15，樁長(zhǎng)以穿透粉砂層50cm控制。灌注樁樁徑50cm，間距150cm呈正方形布置，樁頂設(shè)25cm厚，100cmX100cm的C30鋼筋混凝土蓋板，蓋板頂設(shè)置50cm砂礫墊層。

2.在砂礫墊層中鋪設(shè)玻纖土工格柵，對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)有：斷裂強(qiáng)度（kN/m）：經(jīng)向：50、緯向：50；伸長(zhǎng)率（≤%）：4；網(wǎng)眼尺寸（mmXmm）：12.7X12.7；單位面積質(zhì)量（g/m2）：440；彈性模量（GPa）：67。

3.工后沉降：小于等于10cm。

（二）設(shè)計(jì)參數(shù)驗(yàn)算

1.復(fù)合地基的承載力驗(yàn)算

式中： fs—復(fù)合地基的承載力特征值。

2.要想得到復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值，就必須展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，此外還需要利用到如下公式：

m—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

Ap—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

fsk—樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

Ra—指的是單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，其獲得形式有二，即進(jìn)行載荷試驗(yàn)，也可按下式計(jì)算：

3.沉降驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，可以利用如下公式展開(kāi)沉降驗(yàn)算：計(jì)算公式如下：

式中：ψs--沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；

S--地基最終沉降量（mm）；

n—地基壓縮層所設(shè)置的土層數(shù)量；

p0—基礎(chǔ)底面所產(chǎn)生的附加壓力值（kPa）；

Esi—將基礎(chǔ)底面作為基準(zhǔn)，由此得知其下部第i層所產(chǎn)生的壓縮模量（MPa）；

zi、zi-1—以基礎(chǔ)底面為基準(zhǔn)，其下部的第i層和第i-1層與之形成的間距（m）；

αi、αi-1—以基礎(chǔ)底面為基準(zhǔn)，其下部的第i層和第i-1層所產(chǎn)生的附加應(yīng)力系數(shù)均值。

4.計(jì)算結(jié)果

Ra：434kN；fspk：140kPa；S：9.3cm。

三、剛性樁復(fù)合地基處理在施工中的應(yīng)用

（一）樁位測(cè)放

需要使用全站儀設(shè)備，在其作用下可以得知放樁群長(zhǎng)度方向的軸線值，在此基礎(chǔ)上使用測(cè)繩進(jìn)一步得出欄位的具體位置，并做好標(biāo)記處理。

（二）施工工藝

1.做好素混凝土灌注樁施工前的準(zhǔn)備工作。對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平處理，并將所需要的打樁機(jī)運(yùn)輸?shù)街付ǖ氖┕^(qū)域。同時(shí)，將樁管放置在樁尖上，并將所得到的預(yù)制樁尖與樁位對(duì)齊，在樁管自重的影響下，樁尖將會(huì)進(jìn)入土體之中，當(dāng)達(dá)到300mm～500mm后便需要將鋼絲繩收緊。

2.優(yōu)化樁架位置。使用水準(zhǔn)儀對(duì)樁架垂直度進(jìn)行校驗(yàn)，以樁長(zhǎng)為基準(zhǔn)，所產(chǎn)生的誤差應(yīng)控制在該值的±0.5%范圍內(nèi)。

3.展開(kāi)沉管作業(yè)。嚴(yán)格控制好作業(yè)速度，以2.5m/min為宜，若施工土層硬度較大，可借助卷?yè)P(yáng)機(jī)組滑輪進(jìn)行加壓處理。

4.分析樁管下沉深度。當(dāng)樁管下沉深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)暫停作業(yè)，利用吊砣做進(jìn)一步檢驗(yàn)，確保不出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

5.進(jìn)行澆注混凝土施工。確保樁管內(nèi)被澆注滿，進(jìn)行5s～10s的振動(dòng)作業(yè)，當(dāng)達(dá)到樁底標(biāo)高1.5m區(qū)域時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多次反插，此時(shí)深度以0.3m～0.5m為宜。在拔管過(guò)程中，每拔出0.5m～1.0m，均需要暫停5s～10s。

6.對(duì)一般土層而言，可采用混凝土預(yù)制型及活瓣型。兩者對(duì)應(yīng)的施工速度存在差異，前者應(yīng)介于1.2m/min～1.5m/min，后者相對(duì)更小，不可超過(guò)1.2m/min。

7.在拔管過(guò)程中，應(yīng)對(duì)施工吊砣進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)采取補(bǔ)灌施工，避免縮頸現(xiàn)象。

（三）檢測(cè)要求

為評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量，施工完畢的樁應(yīng)當(dāng)進(jìn)行抽芯試驗(yàn)，獲取抗壓強(qiáng)度、堅(jiān)硬程度等相關(guān)參數(shù)。在展開(kāi)抽芯檢驗(yàn)時(shí)，需要以總樁數(shù)為基準(zhǔn)，所選取的數(shù)量為該值的0.5%，此外任何一個(gè)作業(yè)點(diǎn)至少應(yīng)達(dá)到3根。基于隨機(jī)的方式進(jìn)行抽取，對(duì)抽芯檢驗(yàn)不合格的樁，應(yīng)在其附近隨機(jī)抽取雙倍數(shù)量的樁進(jìn)行抽芯檢驗(yàn)，以判斷是否為個(gè)別現(xiàn)象，如仍出現(xiàn)不合格樁，則須查清范圍，采取必要的補(bǔ)救措施。

1.對(duì)承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，必須確保樁身具有足夠的強(qiáng)度，其需要滿足工程所提出的荷載條件，以總樁數(shù)為基準(zhǔn)，所選取的數(shù)量應(yīng)為該值的0.2%～0.5%。

表1 檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.當(dāng)完成成樁且經(jīng)過(guò)28d后，需要采用低應(yīng)變法及取芯法對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，所選取的數(shù)量至少應(yīng)達(dá)到總量的10%。

（四）檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，12組試驗(yàn)復(fù)合地基承載力均不小于140kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。